基于改进人工势场法的AUV全局路径规划

目的为了解决AUV(autonomous underwater vehicle)在传统人工势场法路径规划过程中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题,方法提出一种基于改进人工势场法(improved artificial potential field,IAPF)的AUV全局路径规划算法。首先为解决引力过大导致的碰撞问题,引入作用阈限制目标点的吸引力;然后在斥力场添加距离修正因子修正斥力函数,防止目标点离障碍物过近时,由于斥力大于引力引起目标不可达现象,同时考虑到障碍物大小的不等性会影响斥力的作用范围,对障碍物的最小安全距离进行修改;最后在此基础上添加外力,利用外力和势场力的共同作用使AUV沿切线方向行驶,从而摆脱局部极小点或陷阱区域。结果仿真实验结果表明,本文算法能够规划出一条最优路径,与同类算法相比,本文算法运行时间短,成功率高。结论本文提出的基于改进人工势场法的AUV全局路径规划算法,通过引入作用阈、距离修正因子、最小安全距离修正以及外力作用,有效解决了传统人工势场法在AUV路径规划中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题。

基于RT-Thread的液压支架监控分站的设计

为提高煤矿生产的安全性和效率,降低生产成本,设计了基于嵌入式实时操作系统RT-Thread的液压支架监控分站。该分站通过CAN总线将综采工作面液压支架的工作数据上传到主站并接收主站下达的指令;此外,通过支架控制器可以实现对液压支架的远程控制。软件设计利用信号量和事件集进行线程间通信同步;同时采用多线程优先级抢占调度机制,实现任务的并发运行。实验证明,该分站具有精度高、可靠性强和实时响应等特点,达到工程实际应用需求。

矿用透水事故水声通信救援系统研究

矿井透水事故发生后,通信系统往往会因为遭到破坏而中断,井上井下无法及时联系,从而影响救援工作的开展。为了解决这一问题,提出一种用于矿用透水事故救援的应急水声通信系统。给出系统设计的总体结构图、硬件框图以及系统功能实现的软件流程图,详细介绍了系统包含的三类节点:浸没水里的节点、浮在水面的节点和陆地节点。分析表明,该系统能够在透水事故发生时为井上井下人员提供有效的应急通信途径,确保救援工作有效开展。

基于Petri网的保险索赔工作流模型

Petri网是一种有效的形式化建模工具,能自然地描述并发、冲突、同步等系统特性。给出基于Petri网的保险索赔工作流模型,将Petri网三要素以对象的形式描述出来,并对此工作流模型的正确性定义和验证进行了说明。

实时性远程答疑系统的设计

主要介绍了实时性远程答疑系统的特点和功能。该系统主要运用VB中Winsock控件来实现客户端与服务器端的链接,以及相互之间数据的发送和接收。

非均匀分簇路由协议改进算法

针对无线传感器网络中存在的"热区"问题,改进了非均匀分簇(EEUC)路由协议的簇头选择策略和簇间多跳路由算法,即在簇头竞争阶段分别对阈值的设定、非均匀分簇竞争半径的计算提出了相应的改进措施。在簇间多跳路由选择阶段,在网络能量代价开销公式中加入了两个因子:候选中继节点已当选转发节点的次数以及簇内成员个数。对改进的协议进行了仿真验证,结果表明:与原EEUC协议及LEACH协议相比,改进的EEUC协议具有更高的网络执行效率,更好地解决了热区问题,均衡了网络能耗,延长了网络的生命周期。

处理不平衡数据的聚类欠采样加权随机森林算法

针对现有欠采样处理算法中存在样本缺少代表性、分类性能差等问题,提出了一种基于聚类欠采样的加权随机森林算法(weighted random forest algorithm based on clustering under-sampling,CUS-WRF)。利用K-means算法对多数类样本聚类,引入欧氏距离作为欠采样时分配样本个数的权重依据,使采样后的多数类样本与少数类样本形成一个平衡的样本集,以CART决策树为基分类器,加权随机森林为整体框架,同时将测试样本的准确率作为每棵树的权值来完成对结果的最终投票,有效提高了整体分类性能。选择八组KEEL数据集进行实验,结果表明,与其余四种基于随机森林的不平衡数据处理算法相比,CUS-WRF算法的分类性能及稳定性更具优势。

基于高斯滤波的三维水声无线传感网络节点定位算法

针对水下环境中因各类干扰源导致的三维水声无线传感网络节点定位精度偏低问题,提出一种基于高斯滤波和拟牛顿法改进的三维水声无线传感网络节点定位方法。该方法基于水下声信号传输损耗(acoustic signal transmission loss,ASTL)模型,首先对传输损耗值(transmission loss,TL)进行采样,其次进行高斯滤波处理,并将处理后的数据代入改进后的测距模型进行距离估计,最后结合多边定位方法,得到最小二乘解即未知节点的估计坐标。将位置方程组求解结果代入拟牛顿算法进行最优值逼近,得到接近实际值的解。仿真结果表明:该方法降低了节点测距的误差,测距结果优于传统测距方法以及基于PF、RF和KF等滤波的测距方法;在定位精度上,与ASTL-GWO、ASTL-SAPSO和ASTL-RQ-PSO定位算法相比,分别提高了约49%,31%和9%。

基于蚁群算法的非均匀分簇水声传感网能量优化路由研究

针对现有的水声传感网非均匀分簇路由协议在成簇和簇间数据转发阶段能量消耗过大的问题,设计一种非均等成簇及簇间路由耗能优化算法。根据节点所剩能量、到基站间隔和能耗因子等要素设定阈值公式,进而优化选举簇首并考虑节点入簇权值,有效均衡节点能量耗损。在簇间数据转发阶段引入改进的蚁群算法,利用启发函数计算簇节点能量、间距大小及跳数,并在信息素浓度中加入所剩能量百分比,从而平衡簇首能耗。实验结果表明,与经典的LEACH、EEUC和EEMUC算法相比,该算法能有效降低能量耗损,延长网络的生存周期。

基于属性离散和特征度量的决策树构建算法

针对基于信息熵的决策树算法中存在多值属性偏向、连续属性处理不佳和时间复杂度较高等问题,提出一种基于离散比概念的决策树特征度量方法。首先采用K-means聚类算法对连续性数值属性进行离散化处理,其次利用属性在各个分类中的权重以及在整个条件属性中的权重比值,计算出该属性的离散比,避免了计算熵过程中复杂的对数运算,最后根据离散比的大小确定各个特征属性之间的拓扑结构,完成树的构建。结果表明,相较于K_C4.5和Id3_improved两种改进的决策树算法,基于离散比属性分割的算法能更有效地解决多值属性偏向,降低算法的时间复杂度,并且在实际产生的连续性数据集的分类应用上有进一步的突破。

基于能量福利函数的传感网络节能路由算法

针对无线传感器网络能耗不均衡、能量利用率低等问题,在PARPEW协议基础上提出了一种基于能量福利函数的传感网络节能路由算法。通过在簇形成阶段引入能量代价开销公式和能量福利函数确定簇成员和最终簇头,并且对选举临时簇头时的阈值进行了优化;簇间路由阶段,采用单跳与多跳结合方式,中继节点选举时的权值函数加入了簇内节点个数、已当选过中继节点次数因素。仿真实验表明,与LEACH和原PARPEW协议相比,改进算法均衡了网络能耗,提高了能量利用率,延长了网络生存周期。

基于测距修正及改进鲸鱼优化的DV-HOP定位算法

针对无线传感器网络中传统DV-HOP(distance vector-hop)定位算法定位误差大的问题,提出基于测距修正及改进鲸鱼优化的DV-HOP(whale optimization algorithm distance vector-hop,WOADV-HOP)定位算法,该算法首先通过添加修正因子和引入权重来修正待定位节点和信标节点之间的测距值,减少测距误差。利用改进鲸鱼优化算法代替最小二乘法求待定位节点的坐标。仿真结果表明,在不增加额外设备的情况下,该算法比同类方法能更加明显地提高定位精度。

基于跳距修正与差分进化优化的改进DV-Hop定位算法

为了提高传统DV-Hop(distance vector-hop)算法的定位精度,提出一种基于跳距修正和差分进化优化的改进DV-Hop(differential evolution distance vector-hop,DEDV-Hop)算法。由DV-Hop的算法原理可知,锚节点间的距离测量误差是算法定位误差的主要来源,由此根据锚节点间的不同跳数引入权重因子,从而减小平均每跳距离误差,并且利用差分进化算法对最小二乘法计算出的节点坐标进行二次优化,最终提高系统的整体定位精度。为了验证算法的有效性,在相同实验条件下,通过设置不同的定位参数将提出的算法与同类的经典算法进行实验对比。实验结果表明,DEDV-Hop算法可以有效减少节点平均定位误差,其定位精度明显优于其他几种算法。

改进簇头选举的分层传感网络能量优化算法

在无线传感网络中,为解决树状拓扑结构中簇头竞选算法不合理而造成能耗不均匀的问题,设计了改进簇头选举的分层路由能量优化算法,即在簇头选举时分别对阈值公式、簇头竞选算法有所改进。其中,阈值公式以节点所剩能量、节点到Sink节点间距离以及能耗因子为基准;而在簇头竞选算法中增加候选簇头的成员个数这一参数,可避免成员个数较多的节点成为簇头的几率,从而平衡簇头的能耗。通过与经典的LEACH和EOUCR协议的成簇算法仿真对比表明:提出的算法可以更好地平衡簇头能量耗损,从整体上延长网络生存周期。

基于IABC-LSSVM的瓦斯涌出量预测模型研究

为了更好地对矿井回采工作面瓦斯的涌出量做出准确的预测,提出了将改进的人工蜂群与最小二乘支持向量机(IABC-LSSVM)相耦合的瓦斯涌出量预测方法。首先,在人工蜂群(ABC)算法中引入混沌序列来确定更优的初始蜜源,并结合自适应因子更新搜索步长,从而避免陷入局部最优的情况;然后,利用改进后的人工蜂群算法对最小二乘机的核宽度和正则化参数进行寻优;最后,使用优化后的参数进行定量分析,在归一化处理后建立瓦斯涌出量的非线性预测模型。结果表明,IABC-LSSVM模型与其他三种改进预测模型相比具有更高的准确率,能够为复杂因素下煤矿工作面瓦斯涌出的预测提供可靠的理论依据。

粉煤灰流量微机控制系统的设计

介绍了采用单片机对流量计检测粉煤灰流量的自动控制原理 ,给出了具体的硬件设计框图 ,简述了总体设计、A/D及D/A转换控制电路的原理 ,结合硬件进行了详细的软件设计 ,完成了产量、粉煤灰配比、流量标准值、累计流量、瞬时流量数据的处理显示 .该设计具有可靠的闭环控制功能 。

基于GMS97C2051的串行多路温度数据采集系统的设计

介绍了一种以GMS97C2051单片机为核心、利用新型集成化智能温度数字传感器DS1621实现的多路温度数据采集系统,利用MAX3232完成电平转换并将采集到的数据通过串行接口传送给上位机,在上位机中实现显示、控制等功能。叙述了DS1621的特性及工作方式,给出了硬件电路原理和软件流程,以及系统与上位机通信程序源代码。该系统实现了现场多点温度数据的采集,明显提高了检测可靠性和检测效率。现场实验证明该系统在测试过程中工作稳定,满足设计要求。

基于MC68HC908KX2的ICG模块的应用研究

介绍了8位Motorola单片机MC68HC908KX2与同类产品相比的优点,重点叙述了ICG(内部时钟发生器)模块取代晶振构成的时钟电路在系统中所具有的不可替代的优势。针对汽车检测产品可靠性高、方便实用、抗干扰能力强等特点,利用MC68HC908KX系列单片机提供的ICG模块和少量外围元件,设计了宝马汽车故障检测子系统。给出了ICG模块详细的设置方法、系统的硬件原理图和部分原代码。该方法解决了单片机系统在工控领域恶劣电磁环境下易受干扰的问题。

铬天青S分光光度法快速测定工业循环水中微量铝

建立了测定工业循环水中微量铝的铬天青S(CAS)分光光度检测方法。通过实验得到了测定的最佳条件,并寻求到消除氟、铁、铜干扰的解决方法。此方法被成功用于某热电厂冷却循环水处理前后的微量铝含量变化的测定,结果显示测定的相对标准偏差在0.84%～2.44%之间,而加标回收率则在94.9%～103.0%之间,具有良好的重现性和准确性。